一种锂/钠离子电池

技术领域

本发明涉及锂/钠离子电池领域，尤其是涉及使用块体电极的锂/钠离子电池。

背景技术

将锂/钠离子电池的电极做成块体结构相比于现在普遍使用的膜片结构，存在着很多优点：可以大量减少集流体和隔膜的用量，可以使制作工艺更简单，可以提高电池的能量密度，可以减少电池内部短路的发生，可以让废旧电池的拆解与回收更加简单高效。但是块体电极相较于膜片电极，电池充放电过程中，锂/钠离子在电极间的扩散距离极大增加，使电池有着很大的内阻，电池只能在低倍率下工作，限制了其应用。

发明内容

本发明提供一种锂/钠离子电池，包括正极，负极，电解液等，其特征在于：所述正极为含有锂/钠离子电池正极活性材料的块体结构，所述负极为含有锂/钠离子电池负极活性材料的块体结构，所述正极块体和负极块体内有电解液流动通道，所述锂/钠离子电池内有通过正极和负极的电解液闭合回路，所述闭合回路中有电解液驱动装置。

优选的，所述正极块体和负极块体内的电解液流动通道为电极内的孔隙结构或/和毛细管结构。

优选的，所述正极和负极内复合有导电材料，所述导电材料包括：金属丝，金属纤维，金属网布，多孔金属，石墨片，石墨烯、碳纤维、碳纳米管。

优选的，块体多孔金属作为正极或/和负极的集流体，同时作为正极或/和负极活性材料的载体。

优选的，金属网布作为正极或/和负极的集流体，同时金属网布作为正极或/和负极活性材料的载体。

优选的，正/负极活性材料粉末、粘结剂、导电材料一起模压成型，制成多孔正/负极块体。

优选的，金属锂/钠为负极活性材料，多孔金属为集流体与负极活性材料的载体，所述锂/钠离子电池的负极为负载有金属锂/钠的多孔金属块体。

优选的，所述锂/钠离子电池有一个腔体，腔体的两端通过电解液导管连通形成电解液的闭合回路，所述电解液导管从腔体内部穿过或从腔体外部绕过。

优选的，所述锂/钠离子电池有两个或多个腔体，各腔体首尾连通形成电解液的闭合回路。

优选的，所述锂/钠离子电池有内腔和外腔，内腔嵌套在外腔中，内腔与外腔两端连通，形成电解液的闭合回路。

优选的，每个腔体内正极块体与负极块体交替放置，正负极块体间有隔离膜或隔离层。

优选的，当所述锂/钠离子电池有两个或两个以上腔体时，正负极块体分别处于单独的腔体中。

优选的，所述隔离层厚度为0.1—100mm，所述隔离层为绝缘材料做成的多孔片状块体或为绝缘纤维材料做成的网布层。

附图说明

图1为本发明的单腔体锂/钠离子电池示意图。

图2为本发明的双腔体锂/钠离子电池（每个腔体内同时有正负极）示意图。

图3为本发明的双腔体锂/钠离子电池（正负极分别处于单独的腔体中）示意图。

图4为本发明的内外腔体锂/钠离子电池（每个腔体内同时有正负极）示意图。

图5为本发明的内外腔体锂/钠离子电池（正负极分别处于单独的腔体中）示意图。

附图标记说明：正极（1）、负极（2）、隔离层（3）、电解液驱动泵（4）、电解液导管（5）、内腔（6）、外腔（7）。

实施方式

正/负极块体电极制作：将正/负极活性材料粉末、粘结剂、导电材料一起模压成型，制成多孔块体电极。进一步，还可以利用化学气相沉积法，在制成的多孔块体电极上沉积碳层，以提高块体电极的机械强度和导电性能。

这里还提供一种金属锂/钠作为负极活性材料的块体电极：多孔金属铜块体作为负极集流体和活性材料的载体，负载有金属锂/钠的多孔金属铜块体直接作为所述锂/钠离子电池的负极。

隔离层：用片状多孔陶瓷作为隔离层，隔离层的厚度在0.1—100mm的范围内。隔离层的厚度远大于传统锂/钠离子电池中隔膜的厚度，能够有效阻止锂枝晶刺穿隔离层而造成电池内部短路。

所述锂/钠离子电池的腔体结构以及正负极在腔体内的分布可以有多种形式，以下列举几种典型的实施形式。

形式（1）：所述锂/钠离子电池有一个柱状腔体，腔体内有正极、负极以及正极和负极之间的隔离层，正极、负极、隔离层沿柱状腔体轴线方向排列。电解液导管与腔体的两端连通，电解液导管与腔体一起形成电解液的闭合回路。闭合回路中有电解液驱动泵，电池充电与放电过程中，电解液驱动泵驱动电解液在电池内循环流动。

形式（2）：所述锂/钠离子电池有两个柱状腔体，每个腔体内都有正极、负极以及正极和负极之间的隔离层，正极、负极、隔离层沿柱状腔体轴线方向排列。两个腔体并列放置，腔体的两端都用电解液导管连通，电解液导管与两个腔体一起形成电解液的闭合回路。闭合回路中有电解液驱动泵，电池充电与放电过程中，电解液驱动泵驱动电解液在电池内循环流动。

形式（3）：与形式（2）的不同之处在于，没有隔离层，正极处于其中一个腔体中，负极处于另一个单独腔体中。

形式（4）：所述锂/钠离子电池有柱状内腔和外腔，内腔嵌套在外腔中，内腔和外腔内都有正极、负极以及正极和负极之间的隔离层，正极、负极、隔离层沿柱状腔体轴线方向排列。内腔与外腔在两端连通，形成电解液的闭合回路，闭合回路中有电解液驱动泵，电池充电与放电过程中，电解液驱动泵驱动电解液在电池内循环流动。

形式（5）：与形式（4）的不同之处在于，没有隔离层，正极块体处于其中一个腔体中，负极块体处于另一个单独腔体中。